Origini de Neil deGrasse Tyson & Donald Goldsmith

NEIL DEGRASSE TYSON & DONALD GOLDSMITH

14 MILIARDE DE ANI DE EVOLUȚIE COSMICĂ

origini_12 iunie2019_BT.indd 1

6/12/2019 10:03:49 PM

origini_12 iunie2019_BT.indd 2

6/12/2019 10:03:49 PM

NEIL DEGRASSE TYSON & DONALD GOLDSMITH

14 MILIARDE DE ANI DE EVOLUȚIE COSMICĂ

Traducere din engleză de Constantin Dumitru‑Palcus

origini_12 iunie2019_BT.indd 3

6/12/2019 10:03:50 PM

Editori: Silviu Dragomir Vasile Dem. Zamfirescu Director editorial: Magdalena Mărculescu Redactare: Constantin Piştea Design și ilustrație copertă: Andrei Gamarț Director producție: Cristian Claudiu Coban Dtp: Gabriela Anghel Corectură: Cătălina Chiricheș Oana Apostolescu Dușa Udrea-Boborel Descrierea CIP a Bibliotecii Naționale a României TYSON, NEIL DEGRASSE Origini: 14 miliarde de ani de evoluţie cosmică / Neil deGrasse Tyson & Donald Goldsmith; trad. din engleză de Constantin Dumitru-Palcus. - Bucureşti: Editura Trei, 2021 Conţine bibliografie Index ISBN 978-606-40-0632-5 I. Goldsmith, Donald II. Dumitru-Palcus, Constantin (trad.)

524.8

Titlul original: Origins: Fourteen Billion Years of Cosmic Evolution Autori: Neil deGrasse Tyson și Donald Goldsmith Copyright © 2004 by Neil deGrasse Tyson and Donald Goldsmith Originally published in English by W.W. Norton & Company, Inc. Copyright © Editura Trei, 2021 pentru prezenta ediție O.P. 16, Ghișeul 1, C.P. 0490, București Tel.: +4 021 300 60 90 ; Fax: +4 0372 25 20 20 e-mail: comenzi@edituratrei.ro www.edituratrei.ro ISBN: 978-606-40-0632-5

origini_12 iunie2019_BT.indd 4

6/12/2019 10:03:50 PM

Cuprins Mulțumiri......................................................................................9 Prefață. Meditație privind originile științei și știința originilor.......11

Uvertură...................................................................................19 Cea mai frumoasă poveste spusă vreodată..................................21

Partea I. Originea universului..............................................27 Capitolul 1. Începutul.................................................................29 Capitolul 2. Antimateria contează...............................................45 Capitolul 3. Să fie lumină............................................................53 Capitolul 4. Să fie întuneric.........................................................66 Capitolul 5. Să fie și mai mult întuneric.......................................83 Capitolul 6. Un univers sau mai multe?.....................................108

Partea a II‑a. Originea galaxiilor și a structurii cosmice................................................121 Capitolul 7. Descoperirea galaxiilor...........................................123 Capitolul 8. Originea structurii..................................................137

Partea a III‑a. Originea stelelor.........................................165 Capitolul 9. Din țărână în țărână...............................................167 Capitolul 10. Grădina zoologică a elementelor..........................192

Partea a IV‑a. Originea planetelor....................................209 Capitolul 11. Când planetele erau tinere...................................211 Capitolul 12. Între planete........................................................225 Capitolul 13. Lumi nenumărate................................................238

origini_12 iunie2019_BT.indd 5

6/12/2019 10:03:50 PM

Partea a V‑a. Originea vieții...............................................261 Capitolul 14. Viața în univers....................................................263 Capitolul 15. Originea vieții pe Pământ.....................................273 Capitolul 16. În căutarea vieții în sistemul solar.........................295 Capitolul 17. Căutarea vieții în Calea Lactee..............................325

Coda. Ne căutăm pe noi înșine în cosmos......................346 Glosar de termeni selectați..........................................................352 Lecturi suplimentare...................................................................385 Drepturi pentru imagini..............................................................389 Index ........................................................................................ 391

origini_12 iunie2019_BT.indd 6

6/12/2019 10:03:50 PM

Tuturor celor care se uită la cer. Și tuturor celor care încă nu știu de ce ar trebui să se uite.

origini_12 iunie2019_BT.indd 7

6/12/2019 10:03:50 PM

origini_12 iunie2019_BT.indd 8

6/12/2019 10:03:50 PM

Mulțumiri

Pentru citirea și recitirea manuscrisului, ca să se asi‑ gure că într‑adevăr am vrut să spunem ceea ce am spus și că am spus ceea ce am vrut să spunem, îi suntem în‑ datorați lui Robert Lupton de la Universitatea Princeton.

Datorită competenței sale duble în astrofizică și engleză, cartea a ajuns cu câteva trepte mai sus față de ceea ce ne‑am imaginat. Le suntem, de asemenea, recunoscători lui Sean Carroll de la Institutul Fermi din Chicago, lui Tobias Owen de la Universitatea din Hawaii, lui Steven Soter de la Muzeul American de Istorie Naturală, lui Larry Squire de la Universitatea California din San Diego, lui Michael Strauss de la Universitatea Princeton și produ‑ cătorului PBS NOVA Tom Levenson, pentru sugestiile esențiale care au îmbunătățit câteva părți ale cărții.

Pentru că și‑a exprimat de la început încrederea în proiect, îi mulțumim lui Betsy Lerner de la Agenția Gernert, care a văzut manuscrisul nostru nu doar ca pe o carte, ci și ca pe o expresie a profundului interes pentru cosmos, care merită publicul cel mai numeros posibil cu care să împărtășim această dragoste.

Porțiuni importante din Partea a II‑a și porțiuni răz‑ lețe din Părțile I și a III‑a au apărut ca eseuri în revista Natural History sub semnătura lui NDT. Pentru aceasta, 9

origini_12 iunie2019_BT.indd 9

6/12/2019 10:03:50 PM

Neil deGrasse Tyson & Donald Goldsmith

îi este recunoscător lui Peter Brown, redactorul‑șef al revistei, și senior editorului Avis Lang, care continuă să trudească eroic ca păstor literar erudit al eforturilor lui NDT în ale scrisului.

De asemenea, autorii apreciază sprijinul primit din partea Fundației Sloan în scrierea și pregătirea acestei cărți. Nu încetăm să ne exprimăm admirația pentru mo‑ dul în care înțeleg să susțină proiecte ca acesta.

Neil deGrasse Tyson, New York City Donald Goldsmith, Berkeley, California, iunie 2004

10

origini_12 iunie2019_BT.indd 10

6/12/2019 10:03:50 PM

Prefață Meditație privind originile științei și știința originilor O nouă sinteză a cunoașterii științifice a luat naștere și continuă să se dezvolte. În anii din urmă, răspunsurile la întrebările legate de originile noastre cosmice nu au venit doar din astrofizică. Lucrând sub umbrela unor domenii emergente cu denumiri ca astrochimie, astro‑ biologie și fizica astroparticulelor, astrofizicienii și‑au dat seama că infuzia cooperantă a altor științe le poate aduce multe beneficii. Invocarea mai multor ramuri ale științei când se răspunde la întrebarea „De unde venim?“ îi înarmează pe cercetători cu informații și cunoștințe de o amploare nemaiîntâlnită cu privire la modul în care funcționează universul. În Origini: 14 miliarde de ani de evoluție cosmică, do‑ rim să prezentăm cititorilor această nouă sinteză a cu‑ noașterii, care ne permite să abordăm nu doar originea universului, ci și originea celor mai mari structuri pe care le‑a format materia, originea stelelor care luminează cos‑ mosul, originea planetelor cu cea mai mare probabilitate de a găzdui viața și originea vieții înseși pe una sau mai multe dintre acele planete.

Oamenii rămân fascinați de subiectul originii din multe motive, atât de natură logică, precum și emoțio‑ nală. Ne vine greu să înțelegem esența oricărui lucru fără 11

origini_12 iunie2019_BT.indd 11

6/12/2019 10:03:50 PM

Neil deGrasse Tyson & Donald Goldsmith

să știm de unde vine. Și dintre poveștile pe care le auzim, cele care ne vorbesc despre originile noastre rezonează profund în noi.

Antropocentrismul pe care evoluția și experiența vieții pe Pământ l‑au impregnat în ființa noastră ne‑a determi‑ nat în mod firesc să ne concentrăm asupra evenimentelor și fenomenelor locale în repovestirea celor mai multe din‑ tre poveștile legate de origine. Totuși, fiecare progres în cunoștințele noastre despre cosmos ne‑a arătat că trăim pe un fir de praf cosmic, pe orbita unei stele mediocre în suburbiile depărtate ale unei galaxii cât se poate de ba‑ nale, printre cele o sută de miliarde de galaxii din univers.

Vestea privind lipsa noastră de importanță la nivel cosmic declanșează mecanisme defensive impresionante în psi‑ hicul uman. Mulți dintre noi se aseamănă, fără voia lor, cu personajul caricatural care se uită la cerul înstelat și îi spune celui de lângă el: „Când mă uit la mulțimea aia de stele, sunt șocat de cât de neînsemnate sunt.“ De‑a lungul istoriei, diferite culturi au creat mituri ale creației încercând să explice originile speciei umane ca rezultat al forțelor cosmice care ne‑au influențat des‑ tinele. Aceste istorisiri ne‑au ajutat să ne ferim de senti‑ mentele de insignifianță. Deși încep de obicei cu imagi‑ nea de ansamblu, poveștile originare coboară pe Pământ cu o viteză impresionantă, trecând cu repeziciune pe lângă crearea universului, conținutul acestuia și al vieții terestre, pentru a ajunge la explicații lungi privind nenu‑ măratele detalii ale istoriei umane și ale conflictelor sale sociale, ca și cum noi am fi cumva centrul creației.

Aproape toate răspunsurile disparate la problema ori‑ ginilor acceptă ca o premisă fundamentală ideea potrivit 12

origini_12 iunie2019_BT.indd 12

6/12/2019 10:03:50 PM

Meditație privind originile științei și știința originilor

căreia cosmosul se comportă în concordanță cu niște re‑ guli generale care se dezvăluie, cel puțin în principiu, în urma examinării atente a lumii din jurul nostru. Filosofii din Grecia Antică au ridicat această premisă la înălțimi exaltate, insistând că noi, oamenii, deținem puterea de a percepe modul în care funcționează natura, precum și realitatea care se află în spatele a ceea ce observăm: adevărurile fundamentale care guvernează toate celelalte lucruri. În mod explicabil, ei ne‑au prevenit insistent că descoperirea acelor adevăruri va fi dificilă. Cu 23 de secole în urmă, în cea mai cunoscută dintre reflecțiile sale asupra ignoranței umane, filosoful grec Platon i‑a comparat pe cei care se străduiesc să atingă cunoașterea cu niște prizonieri înlănțuiți într‑o peșteră, incapabili să vadă obiectele din spatele lor și care trebuie să încerce să deducă din umbrele acestor obiecte o descriere exactă a realității.

Prin această analogie, Platon nu doar a rezumat în‑ cercările omenirii de a înțelege cosmosul, dar a și subli‑ niat că avem o tendință naturală de a crede că universul este guvernat de entități misterioase, vag percepute, care dețin cunoștințe pe care noi, în cel mai bun caz, abia le putem întrezări în parte. De la Platon la Buddha, de la Moise la Mahomed, de la ipoteticul creator cosmic la filmele moderne despre „matrice“, oamenii din toate culturile au ajuns la concluzia că niște puteri superioare guvernează cosmosul, fiind înzestrate cu o înțelegere a abisului dintre realitate și aparența superficială.

Cu o jumătate de mileniu în urmă, a căpătat încet contur o abordare nouă spre înțelegerea naturii. Această atitudine, pe care acum o denumim știință, s‑a născut 13

origini_12 iunie2019_BT.indd 13

6/12/2019 10:03:50 PM

Neil deGrasse Tyson & Donald Goldsmith

din confluența unor tehnologii noi cu descoperirile pe care le‑au generat. Răspândirea cărților tipărite în toată Europa, alături de progresele simultane în transportul pe uscat și pe apă au permis oamenilor să comunice mai rapid și mai eficient, astfel încât să poată afla ce aveau alții de spus și să poată răspunde mult mai repede decât în trecut. În secolele al XVI‑lea și al XVII‑lea, aceasta a accelerat schimburile reciproce de informații și a con‑ dus la un mod nou de dobândire a cunoașterii, bazat pe observații, cuplat cu tentativele de formulare a unor principii fundamentale și cuprinzătoare, care să explice un set al acestor observații. Încă un concept a contribuit la nașterea științei. Știința se bazează pe un scepticism organizat, adică pe o îndoială continuă și metodică. Puțini dintre noi se în‑ doiesc de propriile lor concluzii, așa că știința asimilează abordarea sceptică recompensându‑i pe cei care se îndo‑ iesc de concluziile altora. Pe bună dreptate, putem consi‑ dera că această abordare este nefirească; nu atât de mult pentru că ne cere să nu avem încredere în ideile altora, ci pentru că știința îi încurajează și îi răsplătește pe cei care pot demonstra că astfel concluziile altui om de știință sunt pur și simplu greșite. Pentru cei din comunitatea științifică, omul de știință care corectează eroarea unui coleg sau oferă motive întemeiate pentru a se îndoi de concluziile acestuia face o faptă nobilă, asemenea unui maestru zen care îl pălmuiește pe novicele ce se abate de la calea meditativă, deși oamenii de știință se corec‑ tează unii pe alții mai mult ca egali decât ca maestru și învățăcel. Recompensându‑l pe cel care sesizează eroarea altcuiva — o sarcină pe care natura umană o îndeplinește 14

origini_12 iunie2019_BT.indd 14

6/12/2019 10:03:50 PM

Meditație privind originile științei și știința originilor

mult mai ușor decât discernerea propriilor greșeli — oa‑ menii de știință ca grup au creat un sistem înnăscut de autocorectare. Oamenii de știință au creat, în mod co‑ lectiv, instrumentul nostru cel mai eficient de analizare a naturii, pentru că ei caută să dezaprobe teoriile altor oameni de știință chiar dacă le sprijină tentativele ardente de avansare a cunoașterii umane. Astfel, știința echiva‑ lează cu o întreprindere colectivă, dar nu este și nici nu și‑a propus să fie o societate a admirației reciproce.

Ca toate tentativele de progres uman, metoda științi‑ fică funcționează mai bine în teorie decât în practică. Nu toți oamenii de știință se îndoiesc unii de alții atât de efi‑ cient cât ar trebui. Nevoia de a‑i impresiona pe oamenii de știință care ocupă poziții puternice și care uneori sunt influențați de factori aflați dincolo de cunoașterea lor conștientă poate să afecteze capacitatea de autocorectare a științei. Totuși, pe termen lung, erorile nu pot să reziste, deoarece alți oameni de știință le vor descoperi și își vor promova propriile cariere trâmbițând vestea. Acele con‑ cluzii care supraviețuiesc totuși atacurilor altor oameni de știință vor dobândi până la urmă statutul de „legi“ științifice, acceptate ca o descriere valabilă a realității, cu toate că oamenii de știință înțeleg că despre fiecare dintre aceste legi ar putea să se constate într‑o bună zi că sunt doar părți ale unor adevăruri mai mari și mai profunde.

Dar oamenii de știință nu‑și petrec tot timpul încer‑ când să depisteze greșelile altora. Cele mai multe între‑ prinderi științifice au loc prin testarea unor ipoteze im‑ perfect stabilite în raport cu rezultate observaționale ușor îmbunătățite. Totuși, din când în când, apare o abordare semnificativ nouă asupra unei teorii importante sau (mai 15

origini_12 iunie2019_BT.indd 15

6/12/2019 10:03:50 PM

Neil deGrasse Tyson & Donald Goldsmith

des în epoca progreselor tehnologice) o întreagă gamă de observații noi deschide calea spre un nou set de ipoteze care să explice aceste rezultate noi. Cele mai spectacu‑ loase momente din istoria științei au avut loc și mereu vor avea loc, când o explicație nouă, poate cuplată cu rezultate observaționale noi, produce o schimbare seis‑ mică în concluziile noastre privind funcționarea naturii.

Progresul științific se bazează pe indivizii din ambele ta‑ bere: cei care asamblează date mai bune și le extrapolează cu atenție și cei care riscă mult — și au mult de câștigat dacă au succes — prin contestarea unor concluzii larg acceptate.

Scepticismul esențial al științei constituie un com‑ petitor slab pentru inimile și mințile oamenilor, care se țin departe de controversele permanente și preferă siguranța unor adevăruri aparent eterne. Dacă abordarea științifică ar fi doar una dintre interpretările cosmosului, n‑ar valora prea mult; dar succesul răsunător al științei se bazează pe faptul că funcționează. Dacă te urci într‑un avion construit după regulile științei — cu principii care au supraviețuit numeroaselor încercări de a li se dovedi lipsa de valabilitate —, ai șanse mult mai mari să ajungi la destinație decât cu un aparat de zbor construit după regulile astrologiei vedice.

De‑a lungul istoriei relativ recente, confruntați cu succesul științei în explicarea fenomenelor naturale, oa‑ menii au reacționat în unul dintre patru moduri. Mai întâi, o minoritate a considerat că metoda științifică este speranța noastră cea mai întemeiată de a înțelege natura și nu a mai căutat alte căi de înțelegere a universului.

A doua categorie, mult mai numeroasă, ignoră știința, 16

origini_12 iunie2019_BT.indd 16

6/12/2019 10:03:50 PM

Meditație privind originile științei și știința originilor

considerând‑o neinteresantă, opacă sau opusă spiritului uman. (Cei care urmăresc cu aviditate programele de tele‑ viziune fără să se întrebe niciodată de unde vin imaginile și sunetele ne amintesc de faptul că „magie“ și „mașină“ au rădăcini etimologice comune.) A treia categorie, altă minoritate, alcătuită din persoane conștiente de asaltul științei asupra credințelor lor dragi, caută în mod activ să conteste rezultatele științifice care îi irită sau îi înfurie.

Totuși, ei fac asta în afara cadrului sceptic al științei, așa cum se poate stabili ușor când îi întrebi: „Ce dovezi te‑ar convinge că te înșeli?“ Acești adversari ai științei încă simt șocul pe care John Donne l‑a descris în poemul său „Prima aniversare: Anatomia lumii“, creat în 1611, când apăreau primele fructe al științei moderne: Și o nouă filosofie pune totul la îndoială, Elementul focului este îndepărtat Soarele e pierdut, și pământul, și nimeni Nu știe unde să le caute Și oamenii mărturisesc că lumea asta e consumată Când în planete și pe firmament Caută atâtea lucruri noi; ei văd că lumea asta Este fărâmițată în atomi.

Totul e destrămat, toată coerența a dispărut…

A patra categorie, altă mare secțiune a populației, ac‑ ceptă abordarea științifică de studiere a naturii păstrând o credință în entități supranaturale care există dincolo de înțelegerea noastră completă și care guvernează cos‑ mosul. Baruch Spinoza, filosoful care a creat puntea cea mai solidă dintre natural și supranatural, respingea orice 17

origini_12 iunie2019_BT.indd 17

6/12/2019 10:03:50 PM

Neil deGrasse Tyson & Donald Goldsmith

distincție între natură și Dumnezeu, susținând în schimb ideea potrivit căreia cosmosul este simultan natură și Dumnezeu. Aderenții religiilor mai convenționale, care de regulă insistă asupra acestei distincții, împacă adeseori cele două noţiuni prin separarea mentală a domeniilor în care operează naturalul și supranaturalul.

Indiferent din ce tabără faci parte, nimeni nu se în‑ doiește că acestea sunt vremuri prielnice pentru a învăța ce este nou în cosmos. Să continuăm, aşadar, căutarea aventuroasă a originilor cosmice, acționând asemenea detectivilor care deduc adevărurile legate de crimă din dovezile lăsate în urmă. Te invităm alături de noi în cău‑ tarea indiciilor cosmice — și a mijloacelor de interpretare a acestora —, astfel încât împreună să putem descoperi povestea modului în care o parte din univers s‑a trans‑ format în noi înșine.

18

origini_12 iunie2019_BT.indd 18

6/12/2019 10:03:50 PM

UVERTURÄ‚

origini_12 iunie2019_BT.indd 19

6/12/2019 10:03:50 PM

origini_12 iunie2019_BT.indd 20

6/12/2019 10:03:50 PM

Cea mai frumoasă poveste spusă vreodată

Lumea are mulți ani de când a fost pusă în mișcare. Și de acolo a pornit totul.

— Lucrețiu Cu circa 14 miliarde de ani în urmă, la începutul tim‑ pului, tot spațiul, toată materia și întreaga energie a uni‑ versului cunoscut încăpeau într‑un vârf de ac. Pe atunci, universul era atât de fierbinte, încât forțele fundamentale ale naturii, care descriu împreună universul, erau conto‑ pite într‑o singură forță unificată. Când universul avea o temperatură uriașă de 1030 grade și vârsta de doar 10‑43 secunde — moment înainte de care toate teoriile noastre privind materia și spațiul își pierd semnificația —, găurile negre s‑au format în mod spontan, au dispărut și s‑au format din nou din energia conținută în cadrul câmpului unificat de forțe. În aceste condiții extreme, potrivit fizicii speculative, structura spațiului și a timpului a devenit ex‑ trem de curbată în timp ce se transforma într‑o structură spongioasă, asemănătoare unei spume. În această epocă, fenomenele descrise de teoria relativității generalizate a lui Einstein (teoria modernă a gravitației) și mecanica cuantică (descrierea materiei la scara ei cea mai mică) nu se puteau distinge unele de celelalte.

21

origini_12 iunie2019_BT.indd 21

6/12/2019 10:03:50 PM